丙烯酸中高精度 U 和 Th 浓度测量的实用方法
仪器与探测器
2021-05-19 v1 高能物理 - 实验
摘要
江门地下中微子观测站将建造世界上最大的液体闪烁体探测器，以研究来自各种来源的中微子。由于丙烯酸良好的透光性、化学相容性和低放射性，20 kt 液体闪烁体将储存在直径 35.4 m 的约 600 t 丙烯酸球中。为实现 JUNO 探测器 fiducial volume 内的低放射性本底，丙烯酸中 U/Th 的浓度要求低于 1 ppt（10 g/g）。丙烯酸已开始批量生产，质量控制需要对丙烯酸中的 U/Th 进行快速可靠的放射性测量。我们开发了一种利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）将丙烯酸中 U/Th 测量至亚 ppt 水平的实用方法。丙烯酸中的 U/Th 可在 100 级环境中通过汽化丙烯酸进行富集，残留物将被收集并送至 ICP-MS 测量 U/Th。所有其他化学操作均在 100 级洁净室中进行，ICP-MS 测量在 1000 级洁净室中进行。通过添加自然界不存在的核素 Th 和 U 作为示踪剂来研究回收效率。所得方法检测限（MDL）在 99% 置信度下可达 0.02/0.06 pg U/Th /g 丙烯酸，回收效率约 75%。该设备与方法不仅可用于 JUNO 丙烯酸的质控，还可进一步优化用于超纯水、液体闪烁体等其他极低放射性材料的放射性测量。
引用
@article{arxiv.2011.06817,
title = {A practical approach of high precision U and Th concentration measurement in acrylic},
author = {Chuanya Cao and Nan Li and Xiaoyu Yang and Jie Zhao and Yuanxia Li and Zhiyan Cai and Liangjian Wen and Xiaolan Luo and Yuekun Heng and Yayun Ding},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.06817},
year = {2021}
}